Anaerobní fermentor pohání průmyslové generátory

Článek informuje o anaerobním fermentoru zpracovávajícím široké spektrum odpadů na bioplyn ve státě Illinois v USA. Ten ve spojení s generátorem vyrábějícím elektrickou energii vyrobí elektřinu dostačující k pokrytí spotřeby 8000 rodinných domů.

Recyklační zařízení provozované společností Waste Management Inc. je umístěno v Calumet City v Illinois, zhruba 20 mil od Chicaga. Waste Management Inc. je společnost, která buduje obytné komplexy budov v souladu s životním prostředím, provádí rekultivace znečištěných půd a využívá bioplyn pro výrobu elektřiny. Většina aktivit této společnosti v současnosti představuje provozování anaerobního fermentoru - anaerobního zkušebního centra (Anaerobic Pretreatment Center- APC), které začalo pracovat na jaře. Metan produkovaný fermentorem pohání generátory, které vyrábějí dostatek elektřiny pro spotřebu 8000 domů. APC je určeno k využití velkého množství protékajícího tekutého odpadu primárně od obchodních a průmyslových zákazníků . Přijímá tekuté odpady z pivovarů, farmaceutického průmyslu a zdravotnických zařízení. Fermentor byl projektován po konzultaci se společností Waste Management a postaven z komerčně dostupných pump, nádrží a dalších komponentů. Zařízení má pracovní kapacitu 5,7 milionu litrů. Fermentor může zpracovávat široké spektrum tekutých odpadů. Pokud je lze pumpovat a jsou organického původu, jsou touto technologií využitelné. Fermentor spotřebuje 60 g kyslíku/l substrátu. Pokud směs nedosahuje hodnoty chemického požadavku kyslíku (COD), pak probíhají ve fermentoru standardní chemické procesy a čas, po který je surovina ve fermentoru, je také standardní. Pokud je obsah kyslíku vyšší než (COD), je třeba prodloužit retenční čas, po který je surovina ve fermentoru od nízkých do vysokých hodnot požadavku kyslíku (COD) nebo biochemické potřeby kyslíku (BOD) s koncentrací pohybující se v rozpětí 100 – 100 000 mg/l. Společnost WasteManagement se rozhodla postavit fermentor proto, aby sloužilo zákazníkům s vysokým množstvím tekutých odpadů, kteří jinak platili vysoké poplatky při vysokých hodnotách BOD, COD a pevných částí. Bylo vymyšleno řešení – ředění odpadních vod s příliš vysokou hodnotou BOD. Další vhodnou možností je aplikování tohoto odpadu na pole do sousedních států, což mnoho provozovatelů v oblasti Chicaga využívá. Je to levnější než placení poplatků za vypouštění odpadů do kanalizace. Ale je třeba počítat s dopravními náklady, které se zvyšují a s regulacemi v těchto státech, které se mění a bude tak stále těžší aplikovat tyto odpady na pole. Je teba podotknout, že APC přináší uživatelům méně ekologických povinností. Odhadované poplatky při využití APC jsou závislé na druhu odpadu a stupni variability mezi dodávkami ze stejného generátoru. Pokud odpady mají vyšší koncentrace COD, pak tyto odpady se budou degradovat delší dobu. Platba je také závislá na variabilitě odpadů a na tom, která aditiva je nutné přidat k udržení vhodných podmínek ve fermentoru.


Provozní systém.
Odpady jsou předem otestovány na koncentraci amoniaku, vodíku, kyanidů, sulfidů, na zásaditost, reaktivnosti a hořlavosti, aby se předešlo případným problémům po načerpání do zařízení. Přítomnost amoniaku a zásaditost v čerpaných odpadech při určité vysoké koncentraci může snížit množství produkovaných výživných látek (např. dusíku a hořčíku), které se pak musejí dodatečně dodávat k dosažení vhodné výživné hodnoty produktu. Společnost také testuje promíchávaný obsah tanku na tekutiny ve fermentoru na těkavé kyseliny a alkalitu. Poměr mezi dvěma koncentracemi pomáhá k určení celkového zdraví procesu. Mixovaný substrát, který nemá požadované spektrum koncentrací, může někdy být pufrován hydroxidem hořečnatým k dosažení správného poměru složek. Když se spouští provoz zařízení, fermentor se naplní nejprve sladkou vodou. Mikroorganismy potřebují primární substrát.
Rozhodující je získat jeden druh odpadu o adekvátním objemu. Postupně je možné namíchat i jiné druhy odpadů. Pouze když je založen primární substrát vhodného objemu a konzistence, pak se do zařízení dají dodávat i jiné substráty i od jiných dodavatelů. Je zájem o spuštění tohoto zařízení do komerčního provozu, ale toho je možné dosáhnout až po několika měsících provozu. Už jenom pouhé rozměry reaktoru jsou důležité při pufraci různých odpadů.
Fermentační reaktor je vyráběn z potaženého (smaltovaného) plechu z uhlíkové oceli. Odpady jsu hydraulicky míchány tryskovou cirkulací. Proto má zařízení jen málo pohyblivých částí. Fermentor může zpracovávat odpady s velkým množstvím odlišných konzistencí. Konstantní cirkulace zajišťuje kontakt celého objemu odpadu s mikroorganismy. Nevznikají zde žádné koncentrační gradienty, všechen materiál je homogenizován. Pumpa, kterou se vyprazdňuje obsah reaktoru, se nachází uprostřed nádrže a pumpa, která doplňuje substrát, na dně. Čerpadlo vytváří vířivý pohyb v nádrži. Obsah nádrže se promíchá jednou denně, substrát zůstává v nádrži 30 dní. Reaktor pracuje při mesofilní teplotě, to znamená zhruba při 35-40 ºC. Část míchané tekuté fáze prochází přes tepelný výměník, krerý je vyhříván buď propanem nebo plynem produkovaným fermentorem. Tepelný výměník má vlastní čerpadlo, které pomáhá návratu promíchané tekutiny do reaktoru. Fermentační nádrž má plynotěsnou plovákovou izolovanou membránovou střechu. Systém, který sbírá tvořící se bioplyn, jej přepravuje přes kondenzační systém a dále do pump, které jsou poháněny elektřinou vyráběnou pomocným elektrickým generátorem. Kondenzát shromážděný v nádrži je vracen zpět do anaerobního reaktoru. Rychlost průtoku plynu je 350- 450 centimetrů za minutu. Během června produkce plynu dosáhla hodnoty 65-75 centimetrů za minutu. Tento plyn obsahuje 60-75 % metanu. Materiál je odstraňován z fermentoru párem rotačních čerpadel. Každé čerpadlo má průtok přibližně 567 litrů za minutu. Proces pochopitelně poskytuje stejný objem hmoty jaký je ten, který byl načerpán do nádrže. Automatické čerpadlo dodává látky usnadňující separaci pevných látek. Snížené množství pevných látek (okolo 8 %), je buď vraceno do fermentoru nebo do centrifugy, kde jsou tyto pevné částice zvodněny na 25%ní vlhkost a aplikovány na pole. Možství produkovaných pevných částí je skutečně malé. Tato anaerobní fermentační technologie dosahuje neobyčejné účnnosti rozkladem pevných částic. Odborníci zatím nedokážou předvídat množství vyprodukovaných pevných částí pro účely jejich kompostování.
Ačkoli zařízení je v současnosti konstruováno pro zpracování tekutých organických odpadů, může být upraveno pro zpracování pevných organických odpadů, například odpadů z obchodních domů a restaurací. Tyto odpady je třeba upravit na konzistenci kejdy. Materiály s vysokým podílem celulózy je třeba předem připravit v některém zařízení před vstupem do procesu anaerobní fermentace.
BioCycle, vol. 47, 2006, č. 9, s. s. 48-50.

Tweet